半干旱黃土區(qū)不同土地利用方式對(duì)土壤生態(tài)水文性質(zhì)的影響.pdf

1、黃土高原區(qū)域在我國(guó)既是生態(tài)環(huán)境脆弱的地區(qū)，又是經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)的地區(qū)。水資源短缺、沙漠化嚴(yán)重等自然問(wèn)題嚴(yán)重制約著當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展。隨著可持續(xù)發(fā)展和退耕還林還草政策的提出，建立一個(gè)可持續(xù)的土地利用方式將是非常必要的。農(nóng)業(yè)學(xué)和自然科學(xué)等學(xué)科的研究已經(jīng)證實(shí)，最適合西北干旱地區(qū)的土地利用方式是牧業(yè)或以牧業(yè)為主的農(nóng)牧結(jié)合。紫花苜蓿是一種優(yōu)良的人工牧草，被稱為牧草之王，長(zhǎng)期以來(lái)一直被認(rèn)為是退耕還草的首選牧草。雖然對(duì)退耕還林還草工程的成果報(bào)道有很多但大都集中在改

2、善生態(tài)環(huán)境和增加經(jīng)濟(jì)效益等方面，對(duì)其水分特性的研究相對(duì)較少。在黃土高原地區(qū)水分是制約植物生長(zhǎng)的關(guān)鍵性因子，土壤水分有效性是評(píng)價(jià)植物對(duì)土壤水分的利用程度,以及水分脅迫對(duì)植物生長(zhǎng)影響的重要指標(biāo),是判斷黃土高原地區(qū)退耕還草工程成功與否的重要因素。本文共2個(gè)實(shí)驗(yàn)，利用野外采樣和室內(nèi)分析相結(jié)合的方法。第一年以撂荒草地、天然草地、小麥地和苜蓿地為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，測(cè)定含水量、土壤容重、水分特征曲線和氯離子研究不同土地利用方式下的水分入滲，第二年以農(nóng)田地和苜

3、蓿地為研究對(duì)象，分別測(cè)定其土壤粒徑、孔隙度、容重、飽和導(dǎo)水率、田間持水量、凋萎含水量、飽和含水量、有機(jī)質(zhì)、pH、水分特征曲線等指標(biāo)，從土壤的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和水分特性三方面進(jìn)行比較,分析了農(nóng)田退耕為苜蓿后土壤性質(zhì)的差異，以期為這一地區(qū)植被的合理建植和可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。
　　結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在不同的利用方式下，Van—Genuchten(VG)模型的相關(guān)系數(shù)均大于0.99，殘差均小于0.005；Gard ner模型的相關(guān)系數(shù)均大于

4、0.95，殘差均小于0.01，說(shuō)明VG模型和Gardner模型對(duì)研究區(qū)均有較好的適用性，但VG模型的模擬效果更好。
　　與撂荒草地、天然草地和小麥地相比，苜蓿地的含水量明顯較低，干燥化程度嚴(yán)重。撂荒草地的基質(zhì)勢(shì)和水勢(shì)在5m以上波動(dòng)較大，水分運(yùn)動(dòng)的方向變化劇烈，水勢(shì)隨深度的增加呈增加的趨勢(shì)，水分主要向上移動(dòng)。天然草地在4m以上的水勢(shì)變化劇烈，水分運(yùn)動(dòng)方向變化劇烈，4m以下水勢(shì)幾乎不變，無(wú)水分入滲。小麥淺層的水勢(shì)大于深層的水勢(shì)，水分主

5、要向下移動(dòng)。苜蓿地的水勢(shì)在整個(gè)剖面上波動(dòng)均較劇烈說(shuō)明水分運(yùn)動(dòng)的方向改變比較頻繁，苜蓿地的基質(zhì)勢(shì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于撂荒草地、天然草地和小麥地，干燥程度更嚴(yán)重。
　　幾種利用方式下氯離子剖面有明顯差異，撂荒草地氯離子的含量隨深度的增加呈遞增趨勢(shì)，土壤水中氯離子含量的最大值為691.28mg/L。天然草地的氯離子含量在1m處出現(xiàn)一個(gè)大峰，峰值為2073.38 mg/L，之后氯離子含量逐漸下降，4m以下基本不變，無(wú)深層入滲。自然植被轉(zhuǎn)化成雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)后

6、，小麥地氯離子剖面被沖刷，深層補(bǔ)給量增加到2.13mm/yea r，占年平均降雨量的0.7％。苜蓿地與小麥地相比，苜蓿地氯離子累積到了4m。
　　在整個(gè)剖面上苜蓿地和農(nóng)田地的容重、孔隙度、水分常數(shù)、土壤質(zhì)地、SOC含量和 pH值均沒(méi)有顯著性差異，苜蓿地的飽和導(dǎo)水率顯著性高于農(nóng)田地（P<0.05），農(nóng)田地含水量極顯著高于苜蓿地（P<0.01）。分層來(lái)看，農(nóng)田地和苜蓿地的容重、孔隙度和水分常數(shù)的差異主要表現(xiàn)在淺層，而飽和導(dǎo)水率的差異主

7、要表現(xiàn)在深層。在0-0.2m苜蓿地的容重顯著性大于農(nóng)田地（P<0.05），孔隙度和飽和含水量顯著性小于農(nóng)田地（P<0.05）；在0.2-0.4m處農(nóng)田地的容重極顯著大于苜蓿地容重（P<0.01），孔隙度和飽和含水量極顯著小于苜蓿地（P<0.01）；苜蓿地的飽和導(dǎo)水率1.2-1.4m、1.4-1.6m處顯著高于農(nóng)田地的飽和導(dǎo)水率（P<0.05）。在0-1.8m的剖面上苜蓿地地的飽和含水量、田間持水量和凋萎含水量均高于苜蓿地。垂直分層看農(nóng)田

8、地的含水量高于苜蓿地的顯著性差異主要表現(xiàn)在0-1m。
　　對(duì)土壤水分性質(zhì)的分析發(fā)現(xiàn)，苜蓿地的土壤持水能力大于農(nóng)田，而農(nóng)田地的土壤供水能力和水分有效性較好；對(duì)土壤水分類結(jié)果發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)有效水的上限對(duì)應(yīng)的基質(zhì)勢(shì)是-0.1bar，與黃土高原大多數(shù)地區(qū)不同。農(nóng)田地的有效水含量和速效水含量大于苜蓿地，而遲效水含量相等；比水容量隨含水量的變化曲線可以發(fā)現(xiàn)，苜蓿地和農(nóng)田地的比水容量均是在田間持水量附近時(shí)變化較快，而在田間持水量的50%-60%變